Dat een tank borrelende graanprut een populair drankje als bier oplevert mag een wonder heten. Drijvende kracht achter dit brouwproces is de onooglijke gistcel.
Moeilijk in de hand te houden, maar met het flocculatie-model van dr. Eddy van Hamersveld heeft ook de brouwer straks alles onder controle.
Figuur 1 Een brouwer wil liever geen ingewikkelde apparaten in zijn tank
De aloude kunst van het bierbrouwen draait om de fermentatie van wort, een gekookt mengsel van gemoute gerst, water en de smaakmaker hop. Het was Louis Pasteur die aantoonde dat de omzetting van de grondstoffen wordt veroorzaakt door levende organismen. Gistsoorten als de Saccharomyces carlsbergensis zetten de suikers die in de brij voorkomen onder andere om in koolzuurgas en het vrolijk makende ethanol.
Tijdens de Middeleeuwen beleefde het gerstenat zijn hoogtijdagen: per hoofd van de bevolking werd vierhonderd liter per jaar achterover geslagen, vooral omdat men zich niet aan het drinkwater waagde dat veelal van beroerde kwaliteit was. Tegenwoordig wordt door de Duitsers het meeste ‘afgepilst’; hun jaarlijkse inname bedraagt 138 liter. Nederlanders doen het met 85 liter iets rustiger aan.
Bier is dus big business. Heineken, met ruim honderd vestigingen in zo’n vijftig landen een van ‘s werelds grootste brouwers, produceert zestig miljoen hectoliter op jaarbasis. Het handhaven van een constante smaak en kwaliteit is hierdoor een permanente bron van zorg.
,,De gist is zeer bepalend voor de smaak”, weet scheikundige Van Hamersveld. ,,Brouwers proberen hun gist voor zichzelf te houden en doen er vrij geheimzinnig over. Het wordt in één centrale tank bewaard en vanaf daar naar de brouwtanks geleid.”
Samenklonteren
Figuur 2 Hamersveld: ,,Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels”
Van Hamersveld promoveerde 4 juni bij de vakgroep bioprocestechnologie (STM) op een onderzoek naar vlokvorming van brouwersgist. Vlokvorming of flocculatie is een cruciale fase van het brouwproces. De celdeling van het gist stopt, waarna de gistcellen samenklonteren en bezinken. Door deze sedimentatie kan de gist worden gescheiden van het zogenaamde jongbier dat na een periode van lagering (opslag) wordt gebotteld.
,,Flocculatie is een belangrijk begrip in de brouwerswereld”, meent Van Hamersveld. Problemen tijdens de biervergisting hebben volgens hem meestal te maken met de flocculatie. Bij onvoldoende vlokvorming is er tijdens de lagering te veel gist in het bier aanwezig, waardoor de restomzetting van de ingrediënten niet goed verloopt en extra filtering nodig is. Een te sterke vlokvorming leidt weer tot een zeer trage vergisting en kost dus tijd.
Van Hamersveld: ,,Je kan de flocculatie beïnvloeden door detemperatuur te veranderen, maar daardoor wijzigt de smaak ook. Brouwers houden het proces meestal in de hand door het bier te versnijden: als de vergisting niet helemaal verloopt als gewenst, wordt de inhoud van de ene tank met de andere gemengd. Maar hoe de vlokvorming precies in elkaar steekt, hoe de gistdeeltjes met elkaar in aanraking komen en onder welke omstandigheden dit gebeurt, is bij de brouwers nauwelijks bekend. Ze doen dus maar wat. Wel met beleid natuurlijk, want ze hebben een hoop ervaring.”
Belletjes
Met een multidisciplinair team van genetici en moleculair plantkundigen verrichtte Van Hamersveld onderzoek naar deze factoren. ,,Het flocculatie-proces is altijd vooral uit de genetische hoek onderzocht”, vertelt hij. ,,Er werd vermoed dat lange moleculen uit de gistcelwand een rol speelden. Met behulp van de DLVO-theorie, die de wisselwerking beschrijft tussen deeltjes in een vloeistof, hebben we berekend hoe groot de aantrekkingskracht tussen de gistcellen zou moeten zijn. De gemeten waarde lag veel hoger, dus die aanvullende biologische interactie lag inderdaad voor de hand.”
Voor de meetapparatuur moest Van Hamersveld uitwijken naar Engeland. ,,Het University College London heeft een photometric dispension analyser. Die werkt met een doorstroommeter waarbij het bier continu een lichtbundel passeert. Hierdoor kan je het vlokvormingsproces on-line volgen. Je kan de gistvlokjes ook met het blote oog zien dwarrelen, maar dat apparaat is veel gevoeliger. Uit eigen waarneming dachten we namelijk dat de vlokvorming na ongeveer honderdvijftig uur plaatsvond. Dat bleek al twee dagen eerder te gebeuren.”
In totaal heeft Van Hamersveld ongeveer tweehonderd uur proeven gedaan met een biertank in een brouwerij. ,,In zo’n grote tank meten is echt geweldig”, vindt hij. ,,Je loopt in feite over je opstelling heen, en dat maak je als onderzoeker maar weinig mee.”
,,Het was nog lastig om de meting voor elkaar te krijgen. De vlokjes zijn in het begin heel klein, ongeveer drie cellen groot, en daardoor hadden we nogal last van de koolstofdioxide-belletjes. Om de bellen van de cellen te scheiden gebruikten we een apparaatje buiten de tank, een glazen potje dat op een metalen plaat was gelijmd. Dat knalde op een gegeven moment uit elkaar, en het bier spoot in het rond. Maar gelukkig stond ik er vlak bij dus de tank is niet leeggestroomd.”
Roerder
Uit het onderzoek blijkt dat het veranderen van de vloeistofsnelheid het meest geschikt is om de vlokvorming en sedimentatie van het gist te beïnvloeden. Van Hamersveld: ,,Er zijn een aantal parameters waaraan je kan sleutelen als het misgaat. Bij een te sterke flocculatie is het zaak de boel goed in beweging te houden. Dit kan je doen door het overtollige koolstofdioxide te laten circuleren, of door eenvoudig een roerder te installeren.”
,,Dat laatste is trouwens nicht im Frage: brouwers willenliever geen ingewikkelde enge dingen in hun tanks. Dit is deels terug te voeren op traditie, maar de tanks moeten ook na elke fermentatie, om de tien à twaalf dagen, helemaal gereinigd worden. Ingewikkeld binnenwerk maakt dat moeilijker. Bij een zwakke flocculatie kun je eigenlijk niet zo veel doen. Ik heb nog voorgesteld genetisch gemodificeerd gist te gebruiken, maar daar is men toch wat huiverig voor. Gemodificeerd gist kan suiker veel efficiënter omzetten.”
De interesse van de bierindustrie is inmiddels gewekt. ,,Het zit er wel in dat ze het model gaan toepassen”, verwacht Van Hamersveld. ,,Maar het verhaal is best technisch. Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels, maar een eenvoudige formule die ze gelijk kunnen invullen. Nee, ik mag niet zeggen over welke brouwer het gaat.”
,
Dat een tank borrelende graanprut een populair drankje als bier oplevert mag een wonder heten. Drijvende kracht achter dit brouwproces is de onooglijke gistcel. Moeilijk in de hand te houden, maar met het flocculatie-model van dr. Eddy van Hamersveld heeft ook de brouwer straks alles onder controle.
Figuur 1 Een brouwer wil liever geen ingewikkelde apparaten in zijn tank
De aloude kunst van het bierbrouwen draait om de fermentatie van wort, een gekookt mengsel van gemoute gerst, water en de smaakmaker hop. Het was Louis Pasteur die aantoonde dat de omzetting van de grondstoffen wordt veroorzaakt door levende organismen. Gistsoorten als de Saccharomyces carlsbergensis zetten de suikers die in de brij voorkomen onder andere om in koolzuurgas en het vrolijk makende ethanol.
Tijdens de Middeleeuwen beleefde het gerstenat zijn hoogtijdagen: per hoofd van de bevolking werd vierhonderd liter per jaar achterover geslagen, vooral omdat men zich niet aan het drinkwater waagde dat veelal van beroerde kwaliteit was. Tegenwoordig wordt door de Duitsers het meeste ‘afgepilst’; hun jaarlijkse inname bedraagt 138 liter. Nederlanders doen het met 85 liter iets rustiger aan.
Bier is dus big business. Heineken, met ruim honderd vestigingen in zo’n vijftig landen een van ‘s werelds grootste brouwers, produceert zestig miljoen hectoliter op jaarbasis. Het handhaven van een constante smaak en kwaliteit is hierdoor een permanente bron van zorg.
,,De gist is zeer bepalend voor de smaak”, weet scheikundige Van Hamersveld. ,,Brouwers proberen hun gist voor zichzelf te houden en doen er vrij geheimzinnig over. Het wordt in één centrale tank bewaard en vanaf daar naar de brouwtanks geleid.”
Samenklonteren
Figuur 2 Hamersveld: ,,Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels”
Van Hamersveld promoveerde 4 juni bij de vakgroep bioprocestechnologie (STM) op een onderzoek naar vlokvorming van brouwersgist. Vlokvorming of flocculatie is een cruciale fase van het brouwproces. De celdeling van het gist stopt, waarna de gistcellen samenklonteren en bezinken. Door deze sedimentatie kan de gist worden gescheiden van het zogenaamde jongbier dat na een periode van lagering (opslag) wordt gebotteld.
,,Flocculatie is een belangrijk begrip in de brouwerswereld”, meent Van Hamersveld. Problemen tijdens de biervergisting hebben volgens hem meestal te maken met de flocculatie. Bij onvoldoende vlokvorming is er tijdens de lagering te veel gist in het bier aanwezig, waardoor de restomzetting van de ingrediënten niet goed verloopt en extra filtering nodig is. Een te sterke vlokvorming leidt weer tot een zeer trage vergisting en kost dus tijd.
Van Hamersveld: ,,Je kan de flocculatie beïnvloeden door detemperatuur te veranderen, maar daardoor wijzigt de smaak ook. Brouwers houden het proces meestal in de hand door het bier te versnijden: als de vergisting niet helemaal verloopt als gewenst, wordt de inhoud van de ene tank met de andere gemengd. Maar hoe de vlokvorming precies in elkaar steekt, hoe de gistdeeltjes met elkaar in aanraking komen en onder welke omstandigheden dit gebeurt, is bij de brouwers nauwelijks bekend. Ze doen dus maar wat. Wel met beleid natuurlijk, want ze hebben een hoop ervaring.”
Belletjes
Met een multidisciplinair team van genetici en moleculair plantkundigen verrichtte Van Hamersveld onderzoek naar deze factoren. ,,Het flocculatie-proces is altijd vooral uit de genetische hoek onderzocht”, vertelt hij. ,,Er werd vermoed dat lange moleculen uit de gistcelwand een rol speelden. Met behulp van de DLVO-theorie, die de wisselwerking beschrijft tussen deeltjes in een vloeistof, hebben we berekend hoe groot de aantrekkingskracht tussen de gistcellen zou moeten zijn. De gemeten waarde lag veel hoger, dus die aanvullende biologische interactie lag inderdaad voor de hand.”
Voor de meetapparatuur moest Van Hamersveld uitwijken naar Engeland. ,,Het University College London heeft een photometric dispension analyser. Die werkt met een doorstroommeter waarbij het bier continu een lichtbundel passeert. Hierdoor kan je het vlokvormingsproces on-line volgen. Je kan de gistvlokjes ook met het blote oog zien dwarrelen, maar dat apparaat is veel gevoeliger. Uit eigen waarneming dachten we namelijk dat de vlokvorming na ongeveer honderdvijftig uur plaatsvond. Dat bleek al twee dagen eerder te gebeuren.”
In totaal heeft Van Hamersveld ongeveer tweehonderd uur proeven gedaan met een biertank in een brouwerij. ,,In zo’n grote tank meten is echt geweldig”, vindt hij. ,,Je loopt in feite over je opstelling heen, en dat maak je als onderzoeker maar weinig mee.”
,,Het was nog lastig om de meting voor elkaar te krijgen. De vlokjes zijn in het begin heel klein, ongeveer drie cellen groot, en daardoor hadden we nogal last van de koolstofdioxide-belletjes. Om de bellen van de cellen te scheiden gebruikten we een apparaatje buiten de tank, een glazen potje dat op een metalen plaat was gelijmd. Dat knalde op een gegeven moment uit elkaar, en het bier spoot in het rond. Maar gelukkig stond ik er vlak bij dus de tank is niet leeggestroomd.”
Roerder
Uit het onderzoek blijkt dat het veranderen van de vloeistofsnelheid het meest geschikt is om de vlokvorming en sedimentatie van het gist te beïnvloeden. Van Hamersveld: ,,Er zijn een aantal parameters waaraan je kan sleutelen als het misgaat. Bij een te sterke flocculatie is het zaak de boel goed in beweging te houden. Dit kan je doen door het overtollige koolstofdioxide te laten circuleren, of door eenvoudig een roerder te installeren.”
,,Dat laatste is trouwens nicht im Frage: brouwers willenliever geen ingewikkelde enge dingen in hun tanks. Dit is deels terug te voeren op traditie, maar de tanks moeten ook na elke fermentatie, om de tien à twaalf dagen, helemaal gereinigd worden. Ingewikkeld binnenwerk maakt dat moeilijker. Bij een zwakke flocculatie kun je eigenlijk niet zo veel doen. Ik heb nog voorgesteld genetisch gemodificeerd gist te gebruiken, maar daar is men toch wat huiverig voor. Gemodificeerd gist kan suiker veel efficiënter omzetten.”
De interesse van de bierindustrie is inmiddels gewekt. ,,Het zit er wel in dat ze het model gaan toepassen”, verwacht Van Hamersveld. ,,Maar het verhaal is best technisch. Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels, maar een eenvoudige formule die ze gelijk kunnen invullen. Nee, ik mag niet zeggen over welke brouwer het gaat.”
Dat een tank borrelende graanprut een populair drankje als bier oplevert mag een wonder heten. Drijvende kracht achter dit brouwproces is de onooglijke gistcel. Moeilijk in de hand te houden, maar met het flocculatie-model van dr. Eddy van Hamersveld heeft ook de brouwer straks alles onder controle.
Figuur 1 Een brouwer wil liever geen ingewikkelde apparaten in zijn tank
De aloude kunst van het bierbrouwen draait om de fermentatie van wort, een gekookt mengsel van gemoute gerst, water en de smaakmaker hop. Het was Louis Pasteur die aantoonde dat de omzetting van de grondstoffen wordt veroorzaakt door levende organismen. Gistsoorten als de Saccharomyces carlsbergensis zetten de suikers die in de brij voorkomen onder andere om in koolzuurgas en het vrolijk makende ethanol.
Tijdens de Middeleeuwen beleefde het gerstenat zijn hoogtijdagen: per hoofd van de bevolking werd vierhonderd liter per jaar achterover geslagen, vooral omdat men zich niet aan het drinkwater waagde dat veelal van beroerde kwaliteit was. Tegenwoordig wordt door de Duitsers het meeste ‘afgepilst’; hun jaarlijkse inname bedraagt 138 liter. Nederlanders doen het met 85 liter iets rustiger aan.
Bier is dus big business. Heineken, met ruim honderd vestigingen in zo’n vijftig landen een van ‘s werelds grootste brouwers, produceert zestig miljoen hectoliter op jaarbasis. Het handhaven van een constante smaak en kwaliteit is hierdoor een permanente bron van zorg.
,,De gist is zeer bepalend voor de smaak”, weet scheikundige Van Hamersveld. ,,Brouwers proberen hun gist voor zichzelf te houden en doen er vrij geheimzinnig over. Het wordt in één centrale tank bewaard en vanaf daar naar de brouwtanks geleid.”
Samenklonteren
Figuur 2 Hamersveld: ,,Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels”
Van Hamersveld promoveerde 4 juni bij de vakgroep bioprocestechnologie (STM) op een onderzoek naar vlokvorming van brouwersgist. Vlokvorming of flocculatie is een cruciale fase van het brouwproces. De celdeling van het gist stopt, waarna de gistcellen samenklonteren en bezinken. Door deze sedimentatie kan de gist worden gescheiden van het zogenaamde jongbier dat na een periode van lagering (opslag) wordt gebotteld.
,,Flocculatie is een belangrijk begrip in de brouwerswereld”, meent Van Hamersveld. Problemen tijdens de biervergisting hebben volgens hem meestal te maken met de flocculatie. Bij onvoldoende vlokvorming is er tijdens de lagering te veel gist in het bier aanwezig, waardoor de restomzetting van de ingrediënten niet goed verloopt en extra filtering nodig is. Een te sterke vlokvorming leidt weer tot een zeer trage vergisting en kost dus tijd.
Van Hamersveld: ,,Je kan de flocculatie beïnvloeden door detemperatuur te veranderen, maar daardoor wijzigt de smaak ook. Brouwers houden het proces meestal in de hand door het bier te versnijden: als de vergisting niet helemaal verloopt als gewenst, wordt de inhoud van de ene tank met de andere gemengd. Maar hoe de vlokvorming precies in elkaar steekt, hoe de gistdeeltjes met elkaar in aanraking komen en onder welke omstandigheden dit gebeurt, is bij de brouwers nauwelijks bekend. Ze doen dus maar wat. Wel met beleid natuurlijk, want ze hebben een hoop ervaring.”
Belletjes
Met een multidisciplinair team van genetici en moleculair plantkundigen verrichtte Van Hamersveld onderzoek naar deze factoren. ,,Het flocculatie-proces is altijd vooral uit de genetische hoek onderzocht”, vertelt hij. ,,Er werd vermoed dat lange moleculen uit de gistcelwand een rol speelden. Met behulp van de DLVO-theorie, die de wisselwerking beschrijft tussen deeltjes in een vloeistof, hebben we berekend hoe groot de aantrekkingskracht tussen de gistcellen zou moeten zijn. De gemeten waarde lag veel hoger, dus die aanvullende biologische interactie lag inderdaad voor de hand.”
Voor de meetapparatuur moest Van Hamersveld uitwijken naar Engeland. ,,Het University College London heeft een photometric dispension analyser. Die werkt met een doorstroommeter waarbij het bier continu een lichtbundel passeert. Hierdoor kan je het vlokvormingsproces on-line volgen. Je kan de gistvlokjes ook met het blote oog zien dwarrelen, maar dat apparaat is veel gevoeliger. Uit eigen waarneming dachten we namelijk dat de vlokvorming na ongeveer honderdvijftig uur plaatsvond. Dat bleek al twee dagen eerder te gebeuren.”
In totaal heeft Van Hamersveld ongeveer tweehonderd uur proeven gedaan met een biertank in een brouwerij. ,,In zo’n grote tank meten is echt geweldig”, vindt hij. ,,Je loopt in feite over je opstelling heen, en dat maak je als onderzoeker maar weinig mee.”
,,Het was nog lastig om de meting voor elkaar te krijgen. De vlokjes zijn in het begin heel klein, ongeveer drie cellen groot, en daardoor hadden we nogal last van de koolstofdioxide-belletjes. Om de bellen van de cellen te scheiden gebruikten we een apparaatje buiten de tank, een glazen potje dat op een metalen plaat was gelijmd. Dat knalde op een gegeven moment uit elkaar, en het bier spoot in het rond. Maar gelukkig stond ik er vlak bij dus de tank is niet leeggestroomd.”
Roerder
Uit het onderzoek blijkt dat het veranderen van de vloeistofsnelheid het meest geschikt is om de vlokvorming en sedimentatie van het gist te beïnvloeden. Van Hamersveld: ,,Er zijn een aantal parameters waaraan je kan sleutelen als het misgaat. Bij een te sterke flocculatie is het zaak de boel goed in beweging te houden. Dit kan je doen door het overtollige koolstofdioxide te laten circuleren, of door eenvoudig een roerder te installeren.”
,,Dat laatste is trouwens nicht im Frage: brouwers willenliever geen ingewikkelde enge dingen in hun tanks. Dit is deels terug te voeren op traditie, maar de tanks moeten ook na elke fermentatie, om de tien à twaalf dagen, helemaal gereinigd worden. Ingewikkeld binnenwerk maakt dat moeilijker. Bij een zwakke flocculatie kun je eigenlijk niet zo veel doen. Ik heb nog voorgesteld genetisch gemodificeerd gist te gebruiken, maar daar is men toch wat huiverig voor. Gemodificeerd gist kan suiker veel efficiënter omzetten.”
De interesse van de bierindustrie is inmiddels gewekt. ,,Het zit er wel in dat ze het model gaan toepassen”, verwacht Van Hamersveld. ,,Maar het verhaal is best technisch. Een productieafdeling wil geen computermodel van duizend regels, maar een eenvoudige formule die ze gelijk kunnen invullen. Nee, ik mag niet zeggen over welke brouwer het gaat.”
Do you have a question or comment about this article?
delta@tudelft.nl
Comments are closed.